Aluminium-Mikrosensor CZL672

Mikrowäge-Sensoren sind miniaturisierte Wägekomponenten, die auf der Dehnungsmessung basieren. Ihr Kernelement besteht darin, Gewichtssignale mithilfe mikrosensitiver Strukturen (z. B. dehnmessstabfähige elastische Körper) in messbare elektrische Signale umzuwandeln. Mit einem Volumen im Bereich von wenigen Kubikzentimetern bis hin zu mehreren zehn Kubikzentimetern decken sie Messbereiche von Gramm bis Kilogramm ab und vereinen die beiden Vorteile „geringe Größe“ und „hohe Präzision“. Als Kernkomponenten für Wägeanwendungen in leichtgewichtigen und platzbeschränkten Szenarien werden sie weithin in medizinischen Geräten, Consumer-Elektronik, intelligenten Geräten, wissenschaftlichen Prüfanwendungen und anderen Bereichen eingesetzt und bilden eine entscheidende Grundlage für die Gewichtserfassung in Mikrogeräten.

1. Kernmerkmale und Funktionen

1) Kerneigenschaft der Miniaturisierung

• Ultrakleines Volumen und geringes Gewicht : Die Standardabmessungen reichen von 5 mm × 5 mm × 2 mm bis 30 mm × 20 mm × 10 mm. Einige kundenspezifische Modelle können auf Millimeterskala verkleinert werden, mit Gewichten ab 0,1 g bis 5 g. Sie können problemlos in schmale Bereiche wie intelligente Uhren oder Mikropumpen eingebettet werden, ohne das Gesamtdesign der Gerätestruktur zu beeinträchtigen.
• Kompaktes Strukturdesign : Die meisten verwenden eine integrierte Verpackung, bei der empfindliche Komponenten und Signalverstärker-Schaltkreise in einer Mikrohülle zusammengefasst sind. Einige Modelle unterstützen leichte Montageformen wie Oberflächenmontage (SMD) oder Drahtanschlüsse, die mit direktem Löten auf Leiterplatten oder Schnappbefestigung kompatibel sind.

2) Gewichtsleistungs-Vorteile

• Großer Bereich präziser Messung : Messbereich von 0,1 g bis 50 kg, mit einer zentralen Messgenauigkeit von ±0,01 % FS bis ±0,1 % FS und einer Auflösung bis zu 0,001 g. Sie erfüllen die Anforderungen für mikrogrammgenaues Wägen von Proben in Laboren sowie grammgenaue Gewichtsüberwachung in Unterhaltungselektronik.
• Schnelle dynamische Reaktion : Reaktionszeit ≤10 ms, ermöglicht die Echtzeiterfassung augenblicklicher Gewichtsänderungen (z. B. Hochgeschwindigkeits-Leichtgewichts-Wiegung auf automatisierten Sortierlinien oder Überwachung der Tropfgeschwindigkeit bei medizinischen Infusionen), vermeidet Messfehler durch Signalverzögerungen.
• Stabile Störfestigkeit : Ausgestattet mit integrierten Temperaturkompensationsmodulen (Einsatz im Bereich von -10 °C bis 60 °C) zur Kompensation von Temperaturschwankungen; verwendet differentielle Signalausgabe oder elektromagnetische Abschirmung, um elektromagnetische Störungen durch interne Schaltkreise abzuwehren und eine stabile Datenübertragung sicherzustellen.

3) Integrations- und Anpassungsfunktionen

• Kompatibilität mit Mehrfach-Signalausgängen : Unterstützt analoge Signale (0–5 V, 4–20 mA) und digitale Signale (I2C, SPI, UART), direkte Anbindung an Mikrocontroller (MCUs), Ein-Chip-Mikrocomputer oder kleine SPS möglich, ohne zusätzliche Signalverstärkungsmodule.
• Material- und Medienkompatibilität : Empfindliche Komponenten bestehen typischerweise aus Edelstahl 316L, Titanlegierung oder technischen Kunststoffen mit korrosionsbeständigen Außenhüllen. Sie sind an verschiedene Wägemedien (z. B. medizinische Flüssigkeiten, Lebensmittelzutaten, elektronische Bauteile) angepasst, um Kontamination oder Korrosionsschäden zu vermeiden.
• Geringer Stromverbrauch : Statische Leistungsaufnahme ≤10 mA, im Schlafmodus bis zu 10 μA, geeignet für batteriebetriebene tragbare Geräte (z. B. Handwaagen, Smart Wearables), um die Batterielebensdauer zu verlängern.

2. Kernprobleme in der Industrie, die behoben werden

Bei leichten und miniaturisierten Wägeszenarien weisen herkömmliche Wäge Sensoren (z. B. Plattformwaagen-Sensoren, industrielle Wäge Module) die Probleme „übermäßige Größe, hoher Stromverbrauch, unzureichende Genauigkeit und schwierige Integration“ auf. Mikrowäge Sensoren lösen gezielt folgende Kernprobleme:

• Integrationsbarrieren in Mikrogeräten : Löst das Problem, dass herkömmliche Sensoren zu groß sind, um in kleine Geräte eingebaut zu werden (z. B. Gewichtsüberwachung in intelligenten Armbändern oder Flüssiggewichtssteuerung in mikro-medizinischen Pumpen), und ermöglicht die doppelte Anforderung aus „Wiegefunktion + Miniaturisierung“.
• Hochpräzise Messung geringer Lasten : Behebt die geringe Genauigkeit herkömmlicher Sensoren bei der Gewichtserfassung im Gramm-/Milligrammbereich (z. B. Mikroproben-Wiegen in Laboren oder Pin-Gewichtserkennung bei elektronischen Bauteilen) und liefert zuverlässige Daten für die Präzisionsfertigung und Forschung.
• Stromverbrauch in tragbaren Geräten : Verringert die kurze Akkulaufzeit, die durch den hohen Stromverbrauch herkömmlicher Sensoren verursacht wird (z. B. bei handgehaltenen Express-Waagen oder mobilen Geräten zur Probenentnahme im Freien), wobei der geringe Stromverbrauch die Nutzungsdauer verlängert.
• Einschränkungen durch begrenzten Einbauraum : Erfüllt Wägeanforderungen in engen oder speziell strukturierten Räumen (z. B. Wägung interner Komponenten in automatisierten Anlagen oder Überwachung des Flüssigkeitsgewichts in Rohrleitungen) durch Oberflächenmontage oder Einbau.
• Kompatibilität mit Mehrfach-Szenarien-Signalen : Behebt Unverträglichkeiten zwischen herkömmlichen Sensorausgangssignalen und Mikrosteuergeräten. Digitale Signalausgänge ermöglichen die direkte Verbindung mit Einplatinencomputern oder MCUs, vereinfachen das Schaltungsdesign für kleine Geräte und senken die Entwicklungs- und Forschungskosten.

3. Highlights zur Benutzererfahrung

• Hohe Integrationsfreundlichkeit : Standardisierte Pin-Layouts und Gehäusegrößen ermöglichen direktes Löten auf Leiterplatten oder Schnappbefestigung, ohne komplexe mechanische Konstruktionen. Die Integrationszeit kann auf unter 30 Minuten verkürzt werden, wodurch die Produktions-Effizienz von Geräten deutlich gesteigert wird.
• Einfache Inbetriebnahme und Bedienung : Digitale Signalmodelle ermöglichen die Null- und Bereichskalibrierung per Knopfdruck über Befehle; analoge Signalmodelle zeichnen sich durch hervorragende Linearität aus und erfordern nur eine grundlegende Schaltungsabstimmung, um zu funktionieren. Dies senkt die technische Hürde für F&E-Mitarbeiter.
• Starke Nutzungsstabilität : Durch Temperaturkompensation und störfeste Auslegung wird der Datendrift auf ≤±0,05 %FS/Jahr begrenzt. In tragbaren oder eingebetteten Anwendungen ist keine häufige Kalibrierung erforderlich, wodurch der Wartungsaufwand reduziert wird.
• Flexible und vielfältige Modellauswahl : Eine breite Palette von Modellen mit unterschiedlichen Messbereichen, Signalarten und Montagemöglichkeiten steht zur Verfügung, sodass eine direkte Auswahl anhand der Gerätegröße, Versorgungsspannung und Genauigkeitsanforderungen möglich ist. Einige Hersteller bieten Kleinstserienanfertigungen zur Erfüllung individueller Anforderungen an.
• Angemessene Kostenkontrolle : Die Stückkosten bei Großbestellungen liegen zwischen zehn und mehreren hundert Yuan und reduzieren die Kosten um über 50 % im Vergleich zu maßgeschneiderten Mikrosensor-Lösungen. Der geringe Stromverbrauch senkt zudem die gesamten Energiekosten des Geräts.

4. Typische Anwendungsszenarien

1) Medizin- und Gesundheitsbereich

• Infusionsüberwachungsgeräte : In Infusionspumpen eingebettet, um Echtzeitänderungen des Flüssigkeitsgewichts zu überwachen, Infusionsraten zu berechnen und Alarme auszulösen, wenn die Flüssigkeit fast erschöpft ist (z. B. präzise Infusionssteuerung in Intensivstationen).
• Rehabilitations- und Pflegegeräte : Verwendet in intelligenten Rehabilitationswaagen oder Gewichtssensor-Modulen für Prothesen (z. B. Überwachung von Gewichtsveränderungen während der Rehabilitation älterer Menschen oder Kraft-Rückmeldung bei Prothesen, zur Verbesserung der Rehabilitations-Sicherheit).
• Labor-medizinische Geräte : Misst das Gewicht von Reagenzien oder Proben in Mikropipetten oder biochemischen Analysegeräten (z. B. Mikroproben-Wägung für COVID-19-Testreagenzien), um die Genauigkeit sicherzustellen.

2) Unterhaltungselektronik und intelligente Wearables

• Smarte tragbare Geräte : In intelligente Armbänder oder Uhren integriert, um indirekt Körpergewicht/Körperfett zu berechnen oder die Belastung während des Trainings zu überwachen (z. B. Analyse des Aufprallgewichts beim Laufen).
• Smart Home Geräte : Wird in intelligenten Küchenwaagen oder Kaffeemaschinen zur Zutatenwägung verwendet (z. B. präzise Messung von Kaffee-Pulver zur Steuerung der Brühkonzentration) oder in intelligenten Abfalleimern zur Füllstandüberwachung (mittels gewichtsbasierter Kapazitätserkennung).
• Tragbare Wägegeräte : Zum Beispiel Mini-Expresswaagen oder Kofferwaagen, die auf Portabilität ausgelegt sind und Echtzeit-Gewichtsmessungen bei geringer Größe und niedrigem Stromverbrauch ermöglichen.

3) Industrielle Automatisierung und Mikrofertigung

• Elektronikbauteile-Produktion : Überwacht das Gewicht von Chips, Widerständen und anderen Bauteilen auf SMT-Bestückungsanlagen, um fehlerhafte Produkte auszusortieren; misst das Gewicht des Vergussmaterials bei der Halbleiterverpackung, um die Qualität sicherzustellen.
• Mikroautomatisierungsanlagen : Rüstet Endeffektoren von Mikro-Montagerobotern aus, um das Gewicht gegriffener Teile zu erfassen und erfolgreiche Entnahme zu verifizieren (z. B. Wägeprüfung während der Montage von Mobilkameramodulen).
• Fluidsteuergeräte : Eingebettet in Mikrodosierpumpen oder Kraftstoffeinspritzdüsen, um die Fluidzufuhr über das Gewicht zu überwachen (z. B. Mikrokraftstoffwägung in Kraftstoffeinspritzsystemen, um die Verbrennungseffizienz sicherzustellen).

4) Wissenschaftliche Forschung und Prüffeld

• Materialwissenschaft Forschung : Misst Gewichte von Mikromaterialproben (z. B. Nanomaterialien, Dünnschichten) oder Gewichtsänderungen während der Materialdehnung/-kompression, um Daten für die Leistungsanalyse bereitzustellen.
• Umgebungsüberwachungsgeräte : Misst die Gewichte gesammelter Proben in mikroskopischen Wasserqualitätsmonitoren oder Luftprobenehmvorrichtungen, um Schadstoffkonzentrationen zu berechnen (z. B. Gewichtsanalyse von atmosphärischen Feinstaubpartikeln nach der Probenahme).

5) Logistik- und Einzelhandelsbereich

• Mikrosortiersysteme : Wiegt kleine Pakete am Ende automatisierter Sortierlinien für Expresssendungen zur gewichtsbasierten Klassifizierung; oder identifiziert Produkte über das Gewicht (in Kombination mit Gewichtsdatenbanken) an Selbstbedienungskassen in unbemannten Supermärkten.
• Handelswaagen beispielsweise Schmuckwaagen oder Edelmetallwaagen, die zur präzisen Wägung von Gold, Diamanten und anderen Wertgegenständen verwendet werden. Ihre kompakte Größe ermöglicht die Platzierung auf Theken, ohne zu viel Platz einzunehmen.

Zusammenfassung

Mikrowägesensoren, deren Kernwettbewerbsvorteil in „geringem Volumen, hoher Präzision und niedrigem Energieverbrauch“ liegt, überwinden die räumlichen und Bereichsbeschränkungen herkömmlicher Wägegeräte und erfüllen genau die Anforderungen an die Wägung leichter Objekte in den Bereichen Medizin, Unterhaltungselektronik und Mikrofertigung. Ihre einfache Integration, stabile Leistung und kostengünstige Herstellung treiben nicht nur die Funktionsverbesserungen bei Mikrogeräten voran, sondern bieten auch zuverlässige Unterstützung für die Industrie, um bei der Wägung „Präzision, Miniaturisierung und Intelligenz“ zu erreichen. Sie sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil der modernen Sensortechnologie geworden.